Vol.14,No.3©2003JournalofSoftware软件学报1000-9825/2003/14(03)0619基于改进的弹簧-质点模型的三维服装模拟∗刘卉1+,陈纯2,施伯乐11(复旦大学计算机与信息技术系,上海200433)2(浙江大学计算机科学与工程系,浙江杭州310027)Simulationof3DGarmentBasedonImprovedSpring-MassModelLIUHui1+,CHENChun2,SHIBai-Le11(DepartmentofComputingandInformationTechnology,FudanUniversity,Shanghai200433,China)2(DepartmentofComputerScienceandEngineering,ZhejiangUniversity,Hangzhou310027,China)+Correspondingauthor:Phn:86-21-65642219,E-mail:huiliu@fudan.edu.cn;realcomet_l@yahoo.comhttp://www.fudan.edu.cnReceived2001-11-28;Accepted2002-04-10LiuH,ChenC,ShiBL.Simulationof3Dgarmentbasedonimprovedspring-massmodel.JournalofSoftware,2003,14(3):619~627.Abstract:Someproblemsstillexistin3Dgarmentmodelingandsimulation,includingthatthemodeliscomplex,theefficiencyislow,andthestructuralcharacteristicsofgarmentareignored.Animprovedspring-massmodelisproposed,bywhich2D3Dtransformationandsimulationofgarmentareformulatedunifiedly.Thedynamicsystemofmodelingandsimulationisderivedandsolvedusingtimedifferentiatemethod,withgivencompositionandexpressionofinternalandexternalclothforcesintheformulation.Andthenthesimulationalgorithmisdescribed.Overcomingtheseriousweaknessrepresentingclothpropertiessimplyofpreviousmodel,theimprovedmass-springmodelconsidersmechanicalpropertiesofclothsuchasstretching,shearingandbending.Structuralcharacteristicsofgarmentsuchasdartandpleataretookintoaccounttoo,thuscomplexgarmentpatterncanbemodeledandsimulated.Comparedtheefficiencyandtheeffectofsimulationwithothersimulationsystems,theresultingsimulationsystemisfasterandmorerealistic.Thetechniquehasbeenusedinsomegarmententerprisesandgetswellresponses.Keywords:clothmodeling;simulation;spring-massmodel;computer-aidedgarmentdesign摘要:针对三维服装造型与效果仿真中存在的模型复杂模拟效率低忽略服装的结构特征等问题,提出了改进的弹簧-质点模型.利用该模型统一建立了2D3D映射和服装真实感模拟方程,给出方程中质点所受内力和外力的组成与表达式以及动态系统的推导和求解过程,并且描述了模拟的具体实现算法.改进的弹簧-质点模型克服了原有模型对服装织物的材料性能表达单一的缺点,考虑了拉伸剪切弯曲等力学性能以及省/褶等结构因素对服装外观的影响,实现了较复杂的服装外型.通过从效率与效果两个方面与其他模拟系统进行比较,发现该技术的模拟效率较高而且模拟结果较为真实.该模拟技术已经在服装企业推广应用,用户反映良好.∗SupportedbytheGrandResearchFoundationofNationalPlanningCommissionofChina(国家计委重大项目)第一作者简介:刘卉(1973),女,湖北荆州人,博士,讲师,主要研究领域为计算机图形学,CAD/CAM,虚拟现实.万方数据620JournalofSoftware软件学报2003,14(3)关键词:织物造型;仿真;弹簧-质点模型;计算机辅助三维服装设计中图法分类号:TP391文献标识码:A在国际图形学界,柔性纺织材料(织物)的造型与仿真课题一直倍受关注,SIGGRAPH与IEEEComputerGraphicsandApplications都曾数次召开专门的小组讨论会对该课题进行探讨.由于织物外形不像刚体那样固定不变,而是随着外界条件的不同发生改变,因此模拟难度很大.三维服装造型与效果仿真则是该课题的延伸,它不局限于单片织物在三维空间中的形态模拟,而是对由多片织物组成的服装进行三维造型与效果仿真.由于多片织物之间需要满足缝合约束,并且服装所特有的结构(如:省/褶)也需要加以表现,因此三维服装模拟的复杂度较之织物模拟有数量级的增加.同时,由于三维服装模拟可以对服装的合体程度以及款式等各个方面进行虚拟审视与检测,所以又有着广泛的应用前景,其具体应用包括:•大规模成衣设计生产管理支持样衣制作立体裁剪,•量身定做针对个体的服装设计,•虚拟试衣镜...
